Python デコレータを使って関数をパワーアップする方法

はじめに

Pythonのデコレータは、既存の関数やクラスを修正したり拡張したりする強力な機能です。本記事では、デコレータの基本的な概念から実践的な使用例まで、段階的に解説していきます。

デコレータとは

デコレータは、他の関数を引数として受け取り、その動作を変更または拡張する関数です。簡単に言えば、既存の関数をラップして新しい機能を追加する方法です。

基本的なデコレータの書き方

まずは、シンプルなデコレータの例を見てみましょう。

def simple_decorator(func):
    def wrapper():
        print("関数が呼び出される前")
        func()
        print("関数が呼び出された後")
    return wrapper

@simple_decorator
def say_hello():
    print("こんにちは！")

say_hello()

実行結果：

関数が呼び出される前
こんにちは！
関数が呼び出された後

この例では、simple_decoratorがsay_hello関数をラップし、関数の前後に追加のメッセージを表示します。

引数を持つ関数のデコレート

引数を持つ関数にデコレータを適用する場合は、以下のように書きます。

def log_args(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(f"呼び出された引数: {args}, {kwargs}")
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@log_args
def add(a, b):
    return a + b

result = add(3, 5)
print(f"結果: {result}")

実行結果：

呼び出された引数: (3, 5), {}
結果: 8

この例では、log_argsデコレータが関数の引数をログ出力します。

デコレータに引数を渡す

デコレータ自体に引数を渡したい場合は、以下のように実装します。

def repeat(times):
    def decorator(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            for _ in range(times):
                result = func(*args, **kwargs)
            return result
        return wrapper
    return decorator

@repeat(times=3)
def greet(name):
    print(f"こんにちは、{name}さん！")

greet("太郎")

実行結果：

こんにちは、太郎さん！
こんにちは、太郎さん！
こんにちは、太郎さん！

この例では、repeatデコレータが関数を指定回数繰り返し実行します。

実践的な使用例

1. 実行時間の計測

import time

def measure_time(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print(f"{func.__name__}の実行時間: {end_time - start_time:.4f}秒")
        return result
    return wrapper

@measure_time
def slow_function():
    time.sleep(2)
    print("処理完了")

slow_function()

実行結果：

処理完了
slow_functionの実行時間: 2.0021秒

2. キャッシュ（メモ化）

def memoize(func):
    cache = {}
    def wrapper(*args):
        if args in cache:
            return cache[args]
        result = func(*args)
        cache[args] = result
        return result
    return wrapper

@memoize
def fibonacci(n):
    if n < 2:
        return n
    return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)

print(fibonacci(100))

実行結果：

354224848179261915075

この結果は瞬時に出力されます。キャッシュがない場合、この計算には非常に長い時間がかかります。

まとめ

デコレータを使うことで、コードの再利用性が高まり、関数の機能を柔軟に拡張できます。本記事で紹介した例を参考に、自分のプロジェクトでデコレータを活用してみてください。デバッグ、ログ出力、性能測定など、様々な場面でデコレータが役立つはずです。

参考文献

• Python公式ドキュメント: 関数定義
• Real Python: Primer on Python Decorators